PORQUE OS NAVIOS FLUTUAM E OS SUBMARINOS AFUNDAM

Quando observamos um imenso navio singrando os mares,

vem a nossa mente 
uma pergunta:

Porque ele flutua na superfície e não afunda?

         Se uma pequena pedra colocada na água imediatamente

			 irá afundar.

Quando coloca-se um corpo totalmente mergulhado na água (ou outro líquido),duas forças atuam sobre ele: uma é o seu próprio peso ( P ) a outra é o empuxo ( E ).

Empuxo, é uma força vertical, dirigida para cima, que qualquer líquido exerce sobre um corpo nele mergulhado.

Mergulhando-se uma pedra em um líquido qualquer, temos a sensação de que ela parece mais leve, isto ocorre devido ao empuxo que "empurra" a pedra para cima e precisamos uma força menor para sustentá-la.

Ocorre empuxo porque a pressão do líquido na parte inferior do corpo é maior do que na superior.

O valor do empuxo que a água exerce sobre um corpo nela mergulhado é igual ao peso da água deslocada pelo corpo.

Densidade ou massa específica de um corpo é a relação entre sua massa e seu volume.

A densidade nos dará a informação se a substância da qual o corpo é feito é menos compacta ou mais compacta. Unidade: g/cm³

Substância	Densidade
água	1,00
água do mar	1,03
ferro	7,6
cobre	8,9
prata	10,5
chumbo	11,3
ouro	19,3
gelo	0,9

Todo corpo mergulhado em um líquido recebe um empuxo vertical, para cima, igual ao peso do líquido deslocado pelo corpo

Arquimedes (287 a.C. - 212 a.C.) Nasceu em Siracusa, Sicília.;

É considerado o precursor do método experimental nas ciências exatas.

A resultante dessas forças estará dirigida para baixo e o corpo irá afundar. Neste caso a densidade do corpo é maior que a do líquido.

Neste caso a resultante está dirigida para cima fazendo o corpo ir para a superfície do líquido. Ao emergir o corpo passa a deslocar menor volume de líquido e o empuxo sobre ele torna-se menor. No caso de um navio ele ficará em equilíbrio parcialmente mergulhado na água, fazendo com que o empuxo se iguale ao peso. A densidade do corpo é menor que a do líquido.

Neste caso a resultante destas forças será nula e o corpo permanece em repouso no local que foi abandonado.Sua densidade é igual a do líquido. Se um submarino está em repouso no meio da água temos seu peso igual ao empuxo sendo a densidade média do submarino igual a densidade da água do mar.

A história conta que Arquimedes formulou se princípio quando tentava solucionar um problema a pedido do rei de Siracusa. O rei havia entregue ao ourives da corte uma certa quantidade em ouro para que o mesmo confecciona-se uma coroa. Porém ao lhe ser entregue a coroa o rei desconfiou que o ourives havia substituído parte do ouro por outro metal.. Então o rei pediu a Arquimedes que investigasse o ocorrido.

Um dia Arquimedes ao tomar banho de banheira notou o deslocamento da água. Teve então uma grande idéia, que o teria feito sair sem roupa pela rua gritando "eureka" (palavra grega que significa achei). Ele havia descoberto um meio de verificar se o rei fora ou não enganado. Arquimedes pegou uma barra de ouro exatamente igual a que o rei havia dado ao ourives e colocou-a em um recipiente com água coletando em outro a água que transbordara.

Depois fez o mesmo com a coroa, verificou a quantidade da água deslocada e constatou que era menor conseqüentemente a coroa pesava menos dentro da água do que a barra de ouro. A coroa recebia maior empuxo, e como o empuxo depende do volume, havia mistura de outros metais na coroa do rei, ele havia realmente sido enganado pelo ourives.

São blocos de gelo flutuantes que se desprendem das geleiras e ficam a deriva nos oceanos, sendo levado por correntes marítimas e pelo vento, tornando-se um grande risco para a navegação.

O iceberg flutua porque o gelo possui uma densidade menor que a água do mar, sua parte visível (acima da água) é de apenas 10% do seu volume total.

O maior acidente da história envolvendo um iceberg foi com o transatlântico Titanic (http://cacella.astrodatabase.net/Titanic.htm)em sua viagem inaugural, transportando 2200 pessoas, indo a pique em 14 de abril de 1992, ocasionando a morte de aproximadamente 1500 pessoas.

Quando um navio flutua na água com uma parte do casco para dentro e outra acima da água em vez de afundar como uma pedra, parece que uma força invisível o segura.

Essa "força invisível" que o impede de afundar chama-se flutuabilidade , que pode ser positiva ou negativa. Positiva no caso de um navio, que flutua acima da água e negativa quando está mergulhado na água como um submarino.

Para entender como um submarino pode, alternadamente mergulhar ou estar na superfície precisamos saber o sentido da palavra deslocamento. É necessário que parte do navio esteja dentro da água para que flutue, conseqüentemente o lugar que ele ocupa deslocará certa quantidade de água, que obviamente em um oceano não pode ser notada. Essa água deslocada corresponde ao volume do navio.(ver princípio de Arquimedes).

Para haver flutuação então é necessário que essa força ascendente (empuxo) seja igual ao peso do navio para que se igualem ou anulem.

Os navios são projetados de modo que: mesmo com carga e passageiros, pesem menos do que a água que deslocariam mesmo se estivessem completamente mergulhados. Se caso ocorrer algo que ocasione uma ruptura no casco (como ocorreu no Titanic ao colidir com um iceberg) ele ficará mais pesado do que o volume da água deslocada e afundará.

Já um submarino pode modificar sua flutuabilidade, enchendo ou esvaziando os tanques de lastro, que são enormes reservatórios que envolvem a maior parte do submarino. Quando um submarino está na superfície igualmente a qualquer outro navio possui flutuabilidade positiva.

Quando na superfície os tanques de lastro estão vazios (sem água, contém apenas ar). Para submergir são abertas as válvulas que fazem o ar da parte superior dos tanques de lastro sair, permitindo que a água do mar penetra através de aberturas situadas no fundo dos tanques.

Conforme a água penetra nos tanques o submarino torna-se mais pesado (1m³ de água pesa 840 vezes mais do que 1m³de ar). A flutuabilidade torna-se negativa e o submarino afunda, isto é, submerge.

Se a flutuabilidade negativa for mantida o submarino descerá até encostar no fundo do mar. Conforme ele mergulha, aumenta a pressão da água contra ele. Através de instrumentos indicadores a profundidade é controlada, e ao atingir a desejada, a flutuabilidade negativa é diminuída expulsando parte da água dos tanques de lastro com a ajuda de ar comprimido.

Quando o peso do submarino fica igual à seu deslocamento de água sua flutuabilidade é nula ou neutra, o que permite navegar submerso.

Outros fatores também são levados em conta para a navegação submarina, tais como a pressão exercida sobre o casco que aumenta consideravelmente com a profundidade, pois a água do fundo do oceano é mais pesada do que na superfície.

A quantidade de água nos tanques de lastro sempre é calculada com antecedência para que a profundidade seja atingida corretamente.A temperatura da água também é importante, pois quando fria á mais densa do que quando quente fazendo com que a quantidade de água seja maior quando navegam em água fria do que em água quente.

Trabalho elaborado por Margaret Busse Avancini para a disciplina Métodos computacionais para Licenciatura UFRGS 2003/2